Question

氨是重要的工业原料，在农业、医药、国防和化工等领域有重要应用。

I(1)工业上用N₂和H₂在一定条件下合成氨，下列措施能使正反应速率增大，且一定使平衡混合物中NH₃的体积分数增大的是________。

A．降低反应温度  B．压缩反应混合物  C．充入N₂  D．液化分离NH₃

(2)常温下，向100mL0.2mol/L的氨水中逐滴加入0.2mol/L的盐酸，所得溶液的pH、溶液中NH₄⁺和NH₃∙H₂O的物质的量分数与加入盐酸的体积的关系如图所示，根据图像回答下列问题。

①表示NH₃∙H₂O浓度变化的曲线是________(填“A”或“B”)。

②NH₃∙H₂O的电离常数为________(已知lg1.8=0.26)。

③当加入盐酸体积为50mL时，溶液中c(NH₄⁺)-c(NH₃∙H₂O)=________mol/L(用数字表示)。

II若液氨中也存在类似水的电离(H₂O+H₂O⇌H₂O⁺+OH^-)，碳酸钠溶于液氨后也能发生完全电离和类似水解的氨解。

(3)写出液氨的电离方程式：____________________________。

(4)写出碳酸钠溶于液氨后第一级氨解的离子方程式：___________________。

(5)写出碳酸钠的液氨溶液中各离子浓度的大小关系：________________。

Answer

B A 1.8×10-5或10-4.74 2×10-5-2×10-9 NH3+NH3⇌NH4++NH2- CO32-+2NH3⇌NH2-+NH4CO3- c(Na+)＞c(CO32-)＞c(NH2-)＞c(NH4CO3-)＞c(NH4+)

【解析】

I(1)A．工业合成氨反应为N₂+3H₂2NH₃，该反应的∆H＜0，降低反应温度，化学反应速率减小；

B．压缩反应混合物，混合物的浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动；

C．充入N₂，反应速率加快，平衡正向移动，但NH₃的体积分数减小；

D．液化分离NH₃，平衡正向移动，但反应速率减小。

(2)①未滴加盐酸时，0.2mol/L氨水中N元素主要以NH3∙H2O的形式存在，NH4+的浓度较小。

②由图及电离平衡常数Kb=计算。

③根据电荷守恒，根据物料守恒求解。

II(3)液氨中存在类似水的电离，据此推知液氨的电离。

(4)类比Na2CO3在水中的第一级水解推知Na2CO3溶于液氨后第一级氨解。

(5)类比Na2CO3溶液可写出Na2CO3的液氨溶液中各离子浓度的大小关系。

I(1)A．工业合成氨反应为N₂+3H₂2NH₃，该反应的∆H＜0，降低反应温度，化学反应速率减小，平衡正向移动，NH₃的体积分数增大，A错误；

B．压缩反应混合物，混合物的浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，NH₃的体积分数增大，B正确；

C．充入N₂，反应速率加快，平衡正向移动，但NH₃的体积分数减小，C错误；

D．液化分离NH₃，平衡正向移动，但反应速率减小，D错误。

答案为B。

(2)①未滴加盐酸时，0.2mol/L氨水中N元素主要以NH3∙H2O的形式存在，NH4+的浓度较小，故图中A表示NH3∙H2O的浓度变化曲线，B表示NH4+的浓度变化曲线。

②由图可知，溶液中NH4+和NH3∙H2O的物质的量分数均为50%时，溶液的pH=9.26，此时溶液中c(NH3∙H2O)=c(NH4+)，c(OH-)=10-4.74mol/L。氨水中存在电离平衡：NH3∙H2O⇌ NH4++OH-，则电离平衡常数Kb==c(OH-)=10-4.74mol/L。

③当加入盐酸体积为50mL时，所得溶液为等浓度的氨水和NH4Cl的混合液，溶液的pH=9.00，根据电荷守恒可得c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)；根据物料守恒可得2c(Cl-)=c(NH3∙H2O)+c(NH4+)，综合上述两式可得c(NH4+)-c(NH3∙H2O)= c(OH-)-c(H+)=2×10-5-2×10-9mol/L。

II(3)液氨中存在类似水的电离(H2O+H2O⇌H2O++OH-)，据此推知液氨的电离方程式为NH3+NH3⇌NH4++NH2-。

(4)类比Na2CO3在水中的第一级水解H2O+CO32- ⇌HCO3-++OH-，推知Na2CO3溶于液氨后第一级氨解的离子方程式为CO32-+2NH3⇌NH2-+NH4CO3-。

(5)类比Na2CO3溶液中各离子的浓度关系：c(Na+)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(HCO3-)＞c(H+)，可写出Na2CO3的液氨溶液中各离子浓度的大小关系：c(Na+)＞c(CO32-)＞c(NH2-)＞c(NH4CO3-)＞c(NH4+)。